보건분야의 생명정보학

김은진,배세은,손현석,Kim, Eun-Jin,Bae, Se-Eun,Son, Hyeon-Seok 한국생물정보시스템생물학회 2007 Bioinformatics and Biosystems Vol.2 No.2

과거 사회라는 개념 속에서의 관찰과 통계적 인과관계의 규명에 치중하여 이루어졌던 보건학 연구는 유전체 연구와 같은 증거 위주의 기초과학적 측면에서 이루어 지고 있는 것이 현재의 추세이다. 이러한 생물학적 데이터를 이용한 질병과 보건에 대한 연구가 활성화 됨에 따라 보건 분야에서도 컴퓨터를 이용하여 방대한 정보를 다룰 수 있는 생명정보학이 유용한 도구로서 인식되고 있다. 본고에서는 생명정보학이 보건학의 연구분야에서 어떻게 이용되는 가를 학술적인 의미에서 살펴보고 그 활용방안에 대해 논의해 보고자 한다.

생물정보학과 환원주의 - 생물정보학은 Computational Molecular Biology와 동의어인가?

엄융의,Eom, Yung-Eui 한국생물정보시스템생물학회 2006 Bioinformatics and Biosystems Vol.1 No.1

현대 생물학은 온통 정보의 홍수에 넘쳐나고 있다. 이렇게 쏟아져 나오는 정보들을 체계적으로 정리하고 이해하고 파악하는 것은 매우 중요하다고 하겠다. 생물정보학은 이렇게 쏟아져 나오는 정보들을 수학, 전산학, 정보학 등의 방법론을 사용하여 체계화시키려는 새로운 학문이고 미래 지향적 융합 분야이다.

생물정보시스템을 이용한 Local Animal BLAST Search System 구축

김병우,이근우,김효선,노승희,이윤호,김시동,전진태,이지웅,조용민,정일정,이정규,Kim, Byeong-Woo,Lee, Geun-Woo,Kim, Hyo-Seon,No, Seung-Hui,Lee, Yun-Ho,Kim, Si-Dong,Jeon, Jin-Tae,Lee, Ji-Ung,Jo, Yong-Min,Jeong, Il-Jeong,Lee, Jeong-Gyu 한국생물정보시스템생물학회 2006 Bioinformatics and Biosystems Vol.1 No.2

The Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) is one of the most established software in bioinformatics research and it compares a query sequence against the libraries of known sequences in order to investigate sequence similarity. Expressed Sequence Tags (ESTs) are single-pass sequence reads from mRNA (or cDNA) and represent the expression for a given cDNA library and the snapshot of genes expressed in a given tissue and/or at a given developmental stage. Therefore, ESTs can be very valuable information for functional genomics and bioinformatics researches. Although major bio database (DB) websites including NCBI are providing BLAST services and EST data, local DB and search system is demanding for better performance and security issue. Here we present animal EST DBs and local BLAST search system. The animal ESTs DB in NCBI Genbank were divided by animal species using the Perl script we developed. and we also built the new extended DB search systems fur the new data (Local Animal BLAST Search System: http://bioinfo.kohost.net), which was constructed on the high-capacity PC Cluster system fur the best performance. The new local DB contains 650,046 sequences for Bos taurus(cattle), 368,120 sequences for Sus scrofa (pig), 693,005 sequences for Gallus gallus (fowl), respectively.

바이오그리드 컴퓨팅과 생명과학 연구에의 활용

김태호,김의용,염재범,고원규,곽희철,주현,Kim, Tae-Ho,Kim, Eui-Yong,Youm, Jae-Boum,Kho, Weon-Gyu,Gwak, Heui-Chul,Joo, Hyun 한국생물정보시스템생물학회 2007 Bioinformatics and Biosystems Vol.2 No.2

생물정보학은 컴퓨터를 이용하여 방대한 양의 생물학적 데이터를 처리하고 그 결과를 분석하는 학문으로서 IT의 고속성장과 맞물려 점차 그 활용도를 넓혀가고 있다. 특히 의학, 생명과학 연구에 사용되는 데이터는 그 종류도 다양하고 크기가 매우 큰 것이 일반적인데, 이의 처리를 위해서는 고속 네트워크가 바탕이 된 그리드-컴퓨팅(Grid-Computing) 기술 접목이 필연적이다. 고속 네트워크 기술의 발전은 슈퍼컴퓨터를 대체해 컴퓨터 풀 내에 분산된 시스템들을 하나로 묶을 수 있는 그리드-컴퓨팅 분야를 선도하고 있다. 최근 생물정보학 분야에서도 이처럼 발전된 고성능 분산 컴퓨팅 기술을 이용하여 데이터의 신속한 처리와 관리의 효율성을 증대시키고 있는 추세이다. 그리드-컴퓨팅 기술은 크게 데이터 가공을 위한 응용 프로그램 개발과 데이터 관리를 위한 데이터베이스 구축으로 구분 지을 수 있다. 전자에 해당하는 생물정보 연구용 프로그램들은 mpiBLAST, ClustalW-MPI와 같은 MSA서열정렬 프로그램들을 꼽을 수 있으며, BioSimGrid, Taverna와 같은 프로젝트는 그리드-데이터베이스 (Grid-Database)기술을 바탕으로 개발되었다. 본 고에서는 미지의 생명현상을 탐구하고 연구하기 위하여 현재까지 개발된 그리드-컴퓨팅 환경과 의생명과학 연구를 위한 응용 프로그램들, 그리고 그리드-데이터베이스 기술 등을 소개한다.

효과적인 siRNA의 디자인

구남진,조광휘,Gu, Nam-Jin,Jo, Gwang-Hwi 한국생물정보시스템생물학회 2007 Bioinformatics and Biosystems Vol.2 No.1

Shot interfering RNA (siRNA) can be used to silence specific gene expression and have many potential therapeutic applications. However, how to design an effective siRNA is still not clear. Highly effective siRNA has sequence-specific properties which are low G/C content, low internal stability at the sense strand 3'-terminus, sense strand base bias(position 1 is G/C, position 19 is /AU). Recently, mRNA secondary structure playsan important role in RNAi. Target site of siRNA in high-ordered structure (i.e hairpin loop, multi loop) or base pair of many hydrogen bonds dramatically reduce function of siRNA mediated gene silencing. Possible off-target effects of siRNA is detecting from BLAST search.

Kogs데이타베이스로부터 얻은 계통학적인 아미노산 치환행렬

안희성,김상수,An, Hui-Seong,Kim, Sang-Su 한국생물정보시스템생물학회 2007 Bioinformatics and Biosystems Vol.2 No.1

Methods for making scoring matrix based on phylogenetic tree for all possible exchanges of one amino acid with another. PFMT(Phylogenetic focused Mutation Tendency) matrix is different BLOSUM62 and PAM160 which are the most used scoring matrixes. This matrix calculates possibility of substitution from common ancestor to high spices. PFMT matrix scores substitution frequency in COGs databases which contain 152 KOGs's dataset. PFMT matrix usefully is able to compare between query sequence and sequences of more higher species and show detailed substitution relation of 20 amino acids.

시스템생물학 개론

조광현,Jo, Gwang-Hyeon 한국생물정보시스템생물학회 2007 Bioinformatics and Biosystems Vol.2 No.1

질량스펙트럼의 펩타이드 분자량 오차범위 재해석에 의한 단백질 동정의 성능 향상

권경훈,김진영,박건욱,이정화,백융기,유종신,Gwon, Gyeong-Hun,Kim, Jin-Yeong,Park, Geon-Uk,Lee, Jeong-Hwa,Baek, Yung-Gi,Yu, Jong-Sin 한국생물정보시스템생물학회 2006 Bioinformatics and Biosystems Vol.1 No.2

In proteomics research, proteins are digested into peptides by an enzyme and in mass spectrometer, these peptides break into fragment ions to generate tandem mass spectra. The tandem mass spectral data obtained from the mass spectrometer consists of the molecular weights of the precursor ion and fragment ions. The precursor ion mass of tandem mass spectrum is the first value that is fetched to sort the candidate peptides in the database search. We look far the peptide sequences whose molecular weight matches with precursor ion mass of the mass spectrum. Then, we choose one peptide sequence that shows the best match with fragment ions information. The precursor ion mass of the tandem mass spectrum is compared with that of the digested peptides of protein database within the mass tolerance that is assigned by users according to the mass spectrometer accuracy. In this study, we used reversed sequence database method to analyze the molecular weight distribution of precursor ions of the tandem mass spectra obtained by the FT LTQ mass spectrometer for human plasma sample. By reinterpreting the precursor ion mass distribution, we could compute the experimental accuracy and we suggested a method to improve the protein identification performance.

뇌파의 의사 결정 트리 분석과 가능성 기반 서포트 벡터 머신 분석을 통한 우울증 환자의 분류

심우현,이기영,채정호,정재승,이도헌,Sim, Woo-Hyeon,Lee, Gi-Yeong,Chae, Jeong-Ho,Jeong, Jae-Seung,Lee, Do-Heon 한국생물정보시스템생물학회 2006 Bioinformatics and Biosystems Vol.1 No.2

Depression is the most common and widespread mood disorder. About 20% of the population might suffer a major, incapacitating episode of depression during their lifetime. This disorder can be classified into two types: major depressive disorders and bipolar disorder. Since pharmaceutical treatments are different according to types of depression disorders, correct and fast classification is quite critical for depression patients. Yet, classical statistical method, such as minnesota multiphasic personality inventory (MMPI), have some difficulties in applying to depression patients, because the patients suffer from concentration. We used electroencephalogram (EEG) analysis method fer classification of depression. We extracted nonlinearity of information flows between channels and estimated approximate entropy (ApEn) for the EEG at each channel. Using these attributes, we applied two types of data mining classification methods: decision tree and possibilistic support vector machines (PSVM). We found that decision tree showed 85.19% accuracy and PSVM exhibited 77.78% accuracy for classification of depression, 30 patients with major depressive disorder and 24 patients having bipolar disorder.

Microarray 자료의 표준화 방법에 대한 고찰

이은경,박태성,Lee, Eun-Gyeong,Park, Tae-Seong 한국생물정보시스템생물학회 2006 Bioinformatics and Biosystems Vol.1 No.1

DNA microarray 기술은 동시적으로 수천 개의 유전자의 발현상황을 탐색할 수 있다. 이 기술을 통해 얻어진 자료는 분석하기에 앞서 전처리 과정으로 배경보정 (background correction), 표준화 (normalization) 그리고 요약 (summarization)이 필요하다. 표준화란 microarray 실험에서 기술상의 문제로 첨가되는 일정한 잡음을 인식, 제거하기 위해 필요한 기법으로 그 동안 여러 방법들이 제시되어 왔다. 또한 마이크로어레이 자료의 분석을 위한 요약 방법으로도 많은 방법들이 연구되었다. 본 글에서는 표준화 방법들과 요약 방법들의 특성을 분석, 비교하고자 한다.